JP7419539B2 - 排気ガス処理システム及び装置 - Google Patents
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Description
［関連出願の相互参照］
本願は２０２０年０３月０２日に提出された、名称が「排気ガス処理システム及び装置」である中国特許出願２０２０１０１３４７９２．７の優先権を主張し、該出願の全内容は援用により本明細書に組み込まれる。
本願は２０２０年０３月０２日に提出された、名称が「排気ガス処理システム及び装置」である中国特許出願２０２０１０１３４７９２．７の優先権を主張し、該出願の全内容は援用により本明細書に組み込まれる。
本願の実施形態はエネルギー貯蔵デバイスの技術分野に関し、特に排気ガス処理システム及び装置に関する。
現在、電気自動車の安全事故が頻繁に発生しており、電気自動車の安全事故を引き起こす要因の１つは電池パックの熱暴走である。通常、電池パックの熱暴走は、主に発煙、発火や燃焼等の現象として現れる。熱暴走が発生すると、電池パックは短い時間で大量の排気ガスを発生させ、排気ガスの主な成分は水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）及び各種のアルカン等の可燃性ガスであり、処理せずに周囲に直接排出されると、発火、ひいては爆発等の安全事故をさらに引き起こす恐れがあり、救助者を含む周囲の人々の身の安全を深刻に脅かし、すなわち、該電池パックの安全性は低い。
本願は、電池パックが熱暴走する時に発生した排気ガスを処理し、電池パックの安全性を向上させることができる排気ガス処理システム及び装置を提供する。
本願の実施例の第１態様は、
酸素と電池パックの排気ガスを混合し、混合ガスを形成するための混合装置と、
内部の触媒が混合ガスを触媒することに用いられる反応装置と、
触媒後の物質を排出するための排出装置とを含む、電池パックの排気ガスを処理するための排気ガス処理システムを提供する。
酸素と電池パックの排気ガスを混合し、混合ガスを形成するための混合装置と、
内部の触媒が混合ガスを触媒することに用いられる反応装置と、
触媒後の物質を排出するための排出装置とを含む、電池パックの排気ガスを処理するための排気ガス処理システムを提供する。
本願は、排気ガス処理システムを設置することにより、電池パックが熱暴走した場合の排気ガスを処理し、可燃性排気ガスを不燃性物質（触媒後の物質）に変換することができる。
１つの可能な形態では、混合装置は、第１キャビティーと、第１キャビティーに酸素を供給するための酸素供給部とを含む。
本実施例では、排気ガス処理システムの混合装置に酸素供給部を増設することにより、混合装置に酸素を供給することができ、それにより、混合装置の第１キャビティーの酸素含有量を増加し、混合ガスの酸素含有量を増加し、更に反応装置における触媒効率及びレートを向上させるとともに、触媒効果を保証し、排気ガスの効率的な処理を実現し、電池パックの安全性を向上させる。
１つの可能な形態では、酸素供給部には、第１キャビティー内の排気ガスの含有量を監視するための第１センサと、酸素供給部を制御して酸素供給を開始又は停止させるためのトリガー部材とが設置される。
本実施例では、該酸素供給部は、第１センサによって第１キャビティー内の排気ガスの含有量を監視して排気ガスの含有量情報を取得し、監視された排気ガスの含有量に基づき酸素供給の割合を決定することができ、且つ排気ガスの含有量情報をトリガー部材に送信し、トリガー部材は設定された排気ガスの含有量に応じて酸素を供給し、トリガー部材は、受信した排気ガスの含有量情報に基づいて排気ガスの含有量が設定された排気ガスの含有量に達しないと判定する場合、酸素供給部を制御して酸素供給を継続し、第１キャビティー内の排気ガスの含有量を増加し、トリガー部材は、受信した排気ガスの含有量情報に基づいて排気ガスの含有量が設定された排気ガスの含有量に達していると判定する場合、酸素供給部を制御して酸素供給を停止する。第１キャビティー内において、排気ガスは酸素と十分に混合されて緩衝される。
１つの可能な形態では、酸素供給部は、圧縮空気を貯蔵するためのガスボンベを含み、
トリガー部材はガスボンベを開閉する。
トリガー部材はガスボンベを開閉する。
ガスボンベは入力空気の体積を低減させることができる。
１つの可能な形態では、酸素供給部は酸素放出層を含み、
酸素放出層は該電池パックの排気ガスの作用下で酸素を生成し、それにより、酸素が電池パックの排気ガスと混合される。
酸素放出層は該電池パックの排気ガスの作用下で酸素を生成し、それにより、酸素が電池パックの排気ガスと混合される。
酸素放出層を設置することにより、酸素放出効率を向上させ、第１キャビティー内の酸素の含有量を増加することができ、更に排気ガス処理システムの排気ガス処理効率を向上させる。
１つの可能な形態では、排気ガス処理システムは弁装置をさらに含み、
弁装置は電池パックの排気ガスが第１キャビティーに向かって流れる方向を導通し、且つ弁装置はさらに混合ガスが第１キャビティーから電池パックに流れる方向を閉じる。
弁装置は電池パックの排気ガスが第１キャビティーに向かって流れる方向を導通し、且つ弁装置はさらに混合ガスが第１キャビティーから電池パックに流れる方向を閉じる。
該弁装置は混合装置の第１入口に設置されてもよく、それにより、電池パックの排気ガスは該弁装置を通って第１キャビティー内に入ることができ、同時に、該弁装置はさらに第１キャビティー内の混合ガスが弁装置を通って逆流することを防ぐことができる。
１つの可能な形態では、酸素供給部は第１キャビティーの外側に位置し、且つ貫通孔を介して第１キャビティーに連通し、及び／又は、
酸素供給部は第１キャビティー内に位置する。
酸素供給部は第１キャビティー内に位置する。
１つの可能な形態では、第１キャビティーは第１出口を含み、第１出口には、混合ガスを第１キャビティーから排出するための圧力逃し弁が設置される。
１つの可能な形態では、反応装置は第２キャビティー及び支持フレームを含み、支持フレームは複数の空洞部を含み、触媒は支持フレームに設置される。
該第２キャビティーは触媒を収容することに用いられ、該触媒は、混合ガスにおける酸素と排気ガスの反応を触媒し、これらを上記触媒後の物質に変換することに用いられる。
１つの可能な形態では、反応装置は、反応を行うために、加熱部材及び温度制御部材をさらに含む。
加熱部材は、反応装置の第２キャビティー内の物質を加熱することに用いられ、該加熱部材は反応対象の混合ガスを加熱することができ、触媒を加熱することもでき、それにより、触媒反応を適切な温度で引き起こし、触媒の触媒効率を保証する。
１つの可能な形態では、排気ガス処理システムは排出装置及び冷却部材をさらに含み、反応装置から排出された触媒後の物質は冷却部材を通過して排出装置から排出される。
１つの可能な形態では、排出装置は触媒後の物質を排出するためのチャンネルを有し、
触媒後の物質の排出方向に沿って、チャンネルの断面積は徐々に増加する。
触媒後の物質の排出方向に沿って、チャンネルの断面積は徐々に増加する。
断面積が変化するこのチャンネルは、排気ガス処理システムから排出される時の触媒後の物質の流動速度を低減させることができ、それにより、触媒後の物質が排出される時の衝撃を低減し、電池パックの安全性を更に向上させ、そして、周囲環境への影響を軽減することができる。
１つの可能な形態では、排気ガス処理システムは濾過装置をさらに含み、電池パックの排気ガスは濾過装置によって濾過された後、混合装置に入る。
該濾過装置は排気ガス中の粒子物質を濾過することができ、それにより、触媒反応の効率を向上させ、そして、触媒中毒の発生率を低減させることができる。いくつかの実施例では、粒子物質の濾過は、粒子物質が反応装置を詰め、圧力が高くなって爆発を引き起こすという状況を防止することができる。
１つの可能な形態では、濾過装置は、濾過管、第１濾過部及び第２濾過部を含み、第１濾過部及び第２濾過部は濾過管内に設置され、且つ第１濾過部と第２濾過部のメッシュが異なる。
該第１濾過部は排気ガス中の大きな顆粒状不純物を濾過することに用いることができ、第２濾過部は排気ガス中の小さいな顆粒状不純物を濾過することに用いることができ。
本願の実施例の第２態様は、電池パックと、上記の排気ガス処理システムとを含み、
電池パックは電気エネルギーを提供することに用いられる、装置を提供する。
電池パックは電気エネルギーを提供することに用いられる、装置を提供する。
本願の実施例では、排気ガス処理システムを設置することにより、電池パックが熱暴走した場合の排気ガスを処理し、可燃性排気ガスを不燃性物質（触媒後の物質）に変換することができ、それにより、電池パックの熱暴走による発火、ひいては爆発等の安全事故を減少し、電池パック及び該電池パックを電源として使用する装置の安全性を向上させる。
理解されるべきであるように、以上の一般的な説明及び以下の細部説明は例示的なものに過ぎす、本願を制限するためのものではない。
本願の実施例の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下では、本願の実施例に使用される必要のある図面を簡単に説明するが、明らかに、以下の説明される図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働を必要とせずにこれらの図面に基づいて他の図面を取得することもできる。
図面において、図は実際の縮尺で描かれていない。
ここでの図面は明細書に組み込まれ、本明細書の一部分を構成し、本願に合致する実施例を示し、明細書とともに本願の原理を解釈することに用いられる。
本願の技術的解決手段をより良好に理解するために、以下、図面を参照しながら本願の実施例を詳細に説明する。
明らかなように、説明される実施例は本願の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではない。当業者が本願の実施例に基づいて創造的な労働を必要とせずに取得する全ての他の実施例は、本願の保護範囲に属する。
本願の実施例で使用される用語は特定の実施例を説明するためのものに過ぎず、本願を制限するためのものではない。特に断らない限り、本願の実施例及び添付特許請求の範囲で使用される単数形の「１つ」、「前記」及び「当該」は複数形を含むことを意味する。
理解すべきであるように、本明細書で使用される「及び／又は」という用語は、関連対象の関連関係を説明するためのものに過ぎず、３つの関係が存在していることを示す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在すること、ＡとＢが同時に存在すること、及びＢが単独で存在することの３つの状況を示す。また、本明細書の符号「／」は、一般的に前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。
なお、本願の実施例で説明される「上」、「下」、「左」、「右」等の方位語は図面に示される角度から説明するものであり、本願の実施例に対する限定ではないと理解すべきである。また、文脈では、さらに理解されるように、１つの素子が別の素子「上」又は「下」に接続されることを記載するとき、それは別の素子「上」又は「下」に直接接続されてもよく、中間素子を介して別の素子「上」又は「下」に間接的に接続されてもよい。
以下の説明に出現する方位語はいずれも図示されている方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の説明において、説明する必要がある点として、特に明確な規定及び限定がない限り、用語「取付」、「連結」、「接続」は、広義に理解すべきであり、例えば、固定して接続されてもよく、取り外し可能に接続され、又は一体的に接続されてもよい。直接連結されてもよく、中間媒体を介して間接的に連結されてもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本願での具体的な意味を理解することができる。
本願の実施例は電池ユニットを電源として使用する装置、電池パック及び電池モジュールを提供し、装置は車両、船舶、小型飛行機等の移動デバイスであってもよく、装置は動力源を含んでもよく、該動力源は装置に駆動力を提供することに用いられ、且つ該動力源は装置に電気エネルギーを供給する電池モジュールとして配置されてもよい。該装置の駆動力は、全て電気エネルギーであってもよく、電気エネルギー及び他のエネルギー（例えば機械的エネルギー）を含んでもよく、該動力源は電池モジュール（又は電池パック）であってもよい。いくつかの実施例では、該装置は、また、電池キャビネット等のエネルギー貯蔵デバイスであってもよく、該電池キャビネットは、電気エネルギーを出力できるように、複数の電池モジュール（又は電池パック）を含んでもよい。従って、電池ユニットを電源として使用する装置であれば、いずれも本願の保護範囲に属する。
図１に示すように、車両を例とし、本願の実施例の装置Ｄは新エネルギー自動車であってもよく、該新エネルギー自動車は純電気自動車であってもよく、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車であってもよい。該車両は電池パックＭ及び車両本体を含み、該電池パックＭは車両本体に設置され、該車両本体に駆動モーターがさらに設置され、且つ駆動モーターは電池パックＭに電気的に接続され、電池パックＭは電気エネルギーを供給し、駆動モーターは伝動機構を介して車両本体の車輪に接続されることにより車両を駆動して走行させる。具体的には、該電池パックＭは車両本体の底部に水平に設置されてもよい。
図２に示すように、電池パックＭは筐体Ｍ１及び本願の電池モジュールＭ２を含み、筐体Ｍ１は収容キャビティーＭ１３を有し、電池モジュールＭ２は該収容キャビティーＭ１３内に収容され、電池モジュールＭ２の数は１つ又は複数であってもよく、複数の電池モジュールＭ２は収容キャビティーＭ１３内に配列される。筐体Ｍ１のタイプは制限されず、枠状筐体、円盤状筐体又は箱形筐体等であってもよい。具体的には、図２に示すように、該筐体Ｍ１は電池モジュールＭ２を収容する下部筐体Ｍ１２と、下部筐体Ｍ１２に結合される上部筐体Ｍ１１とを含んでもよい。
電池パックが熱暴走すると、その内部の少なくとも１つの電池セルが熱暴走し、電池セルが熱暴走するとき、その内部の電解液は熱分解して、大量のガスを生成し、且つその内部の磁極片は金属破片又は磁極片材料を生成し、該金属破片及び磁極片材料はガスとともに電池セルから排出され、更に電池パックから排出され、電池パックの排気ガスになり、排気ガスの主な成分は水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）及び各種のアルカン等の可燃性ガスであり、電池パックの熱暴走による発火、ひいては爆発等の安全事故を防止することができる。
上記技術的課題を解決するために、本願の実施例は排気ガス処理システムを提供し、図３に示すように、該排気ガス処理システムＡは電池パックＭの排気ガスを処理する。該排気ガス処理システムＡは、混合装置１と、反応装置２と、排出装置３とを含み、該混合装置１は酸素と電池パックＭの排気ガスを混合し、混合ガスを形成することに用いられ、反応装置２内の触媒２６は混合ガスを触媒することに用いられ、排出装置３は触媒後の物質を排出することに用いられる。上記排気ガスは電池パックＭが熱暴走する時に発生した排気ガスであり、且つ排気ガスはＨ２、ＣＯ及び各種のアルカン等の可燃性ガスを含んでもよく、上記混合ガスとは酸素と電池パックＭの熱暴走によって発生した排気ガスとが混合されて形成された混合ガスを指し、上記触媒後の物質とは、酸素と排気ガスが触媒反応した後の物質（二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）等を含む）、残留酸素及び排気ガス等を指す。
具体的には、図３に示すように、該混合装置１は反応装置２に連通し、且つ電池パックＭに連通し、それにより、電池パックＭが熱暴走する時に発生した排気ガスは混合装置１に入ることができ、排気ガスは酸素と該混合装置１内に混合し混合ガスを形成した後、該混合ガスは反応装置２に入ることもでき、同時に、該反応装置２は排出装置３に連通し、それにより、混合ガスが反応装置２内に触媒された後、触媒後の物質は排出装置３を通って排出できる。いくつかの実施例では、上記各装置の連通とは、２つの装置が直接連通するか、又は他の部材を介して間接連通することを指す。
本願の実施例では、排気ガス処理システムＡを設置することにより、電池パックＭが熱暴走した場合の排気ガスを処理し、可燃性排気ガスを不燃性物質（触媒後の物質）に変換することができ、それにより、電池パックＭの熱暴走による発火、ひいては爆発等の安全事故のリスクを減少し、電池パックＭ及び該電池パックＭを電源として使用する装置の安全性を向上させる。
上記のように、上記該排気ガス処理システムＡの反応装置２内に触媒反応が発生する過程で、触媒するために酸素と排気ガスを混合する必要があり、従って、触媒反応過程で酸素の濃度は触媒反応のレート及び効率に影響を与え、それにより、排気ガス処理システムＡによる電池パックＭの熱暴走によって発生した排気ガスの処理効率に影響を与える。
１つの可能な形態では、図３に示すように、該排気ガス処理システムＡは濾過装置４を含んでもよく、電池パックＭの排気ガスは該濾過装置４によって濾過された後、混合装置１に入ることができる。
本実施例では、該濾過装置４は排気ガス中の粒子物質を濾過することができ、それにより触媒反応の効率を向上させ、そして、触媒中毒の発生率を低減させることができる。いくつかの実施例では、粒子物質の濾過は、粒子物質が反応装置２を詰め、圧力が高くなって爆発を引き起こすという状況を防止することができる。
具体的には、該濾過装置４は電池パックＭの内部に取り付けられてもよく、又は電池パックＭの外側に取り付けられてもよく、電池パックＭの排気ガスが濾過装置４を通ってから混合装置１に入ることを実現できればよい。図３に示すように、該濾過装置４は電池パックＭと混合装置１との間に取り付けられ、且つ電池パックＭ及び混合装置１に接続されてもよく、それにより、電池パックＭの防爆弁Ｂから排出される排気ガスは濾過装置４によって濾過された後に混合装置１に入る。濾過装置４の具体的な取り付け方式及び濾過装置の形状は制限されない。
より具体的には、図３に示すように、該濾過装置４は、濾過管４３、第１濾過部４１及び第２濾過部４２を含んでもよく、該濾過管４３の両端はそれぞれ電池パックＭの防爆弁Ｂ及び混合装置１に連通し、すなわち、電池パックＭの防爆弁Ｂから排出される排気ガスは該濾過管４３を通って混合装置１内に入ることができる。該第１濾過部４１及び第２濾過部４２は濾過管４３内に設置されてもよく、且つ第１濾過部４１と第２濾過部４２のメッシュが異なる。
例えば、第１濾過部４１及び第２濾過部４２は発泡アルミニウム等の多孔質構造であってもよく、ふるいであってもよく、該第１濾過部４１は排気ガス中の大きな顆粒状不純物を濾過することに用いることができ、第２濾過部４２は排気ガス中の小さな顆粒状不純物を濾過することに用いることができる。従って、該濾過装置４が電池パックＭの外部（電池パックＭの防爆弁Ｂと混合装置１との間）に位置する場合、該濾過装置４の第１濾過部４１は電池パックＭに接近し、第２濾過部４２は混合装置１に接近し、且つ該第２濾過部４２のメッシュは第１濾過部４１のメッシュよりも高くてもよく、例えば、第１濾過部４１のメッシュは１０、第２濾過部４２のメッシュは２０であってもよい。
１つの可能な形態では、図３に示すように、該反応装置２は第２ハウジング２１を含んでもよく、該第２ハウジング２１は触媒２６を収容するための第２キャビティー２１１を有し、該触媒２６は、混合ガスにおける酸素と排気ガスの反応を触媒し、これらを上記触媒後の物質に変換することに用いられる。
排気ガスと酸素が触媒２６の触媒作用で触媒反応する時に、ガスの温度は少なくとも摂氏１５０度（℃）であり、この場合、触媒反応のレートと効率の両方は高い。従って、図３に示すように、該反応装置２は加熱部材２２、温度制御部材２３及び第２センサ２４をさらに含み、該加熱部材２２は反応装置２の第２キャビティー２１１内の物質を加熱することに用いられ、該加熱部材２２は反応対象の混合ガスを加熱することができ、触媒２６を加熱することもでき、それにより、触媒反応を適切な温度で引き起こし、触媒の触媒効率を保証する。
いくつかの実施例では、触媒反応が酸化反応であり、反応過程で熱が放出されるため、加熱部材２２は常に加熱する必要がない。触媒反応の高効率を保証すると同時に安全性を保証するために、第２キャビティー２１１内の温度を約３００℃に制御してもよい。従って、反応する前に、加熱部材２２によって触媒２６を加熱し、また、第２センサ２４によって触媒２６の温度を監視し、温度制御部材２３には予め設定された温度（例えば３００℃）が記憶されている。第２センサ２４は触媒２６の温度が該予め設定された温度に達しないことを監視した場合、温度制御部材２３によって加熱部材２２を制御して加熱を継続させ、第２センサ２４は触媒２６の温度が予め設定された温度に達したことを監視した場合、温度制御部材２３によって加熱部材２２を制御して加熱を停止させる。上記過程で、触媒反応は自発的に行われ、且つその効率とレートとの両方は高い。
１つの具体的な実施例では、図３に示すように、該排気ガス処理システムＡは排出装置３及び冷却部材３１をさらに含み、反応装置２から排出された触媒後の物質は該冷却部材３１を通過して排出装置３から排出できる。
触媒反応の温度が高いため、反応装置２から排出される触媒後の物質の温度は高く、本実施例では、触媒後の物質を排出前に冷却することにより、電池パックＭの安全性を更に向上させることができる。
該冷却部材３１には吸熱材料が設置されてもよく、該吸熱材料は触媒後の物質の熱を吸収し、温度を下げることができる。該吸熱材料は無機金属水和物塩等の材料、例えば、パラフィン－膨張グラファイトを含んでもよい。又は、該冷却部材３１は水冷及び空冷の方式で冷却するように構成されてもよい。触媒後の物質の温度を下げることができる限り、放熱フィン等の構造であってもよい。
具体的には、図３に示すように、該排出装置３は触媒後の物質を排出するためのチャンネル３３を有し、且つ触媒後の物質の排出方向に沿って、該チャンネル３３の断面積は徐々に増加し、すなわち、反応装置２から排出装置３への方向に沿って、該チャンネル３３の断面積は徐々に増加する。
本実施例では、断面積が変化するこのチャンネル３３は、触媒後の物質が排気ガス処理システムＡから排出される時の流動速度を低減させることができ、それにより、触媒後の物質が排出される時の衝撃を低減し、電池パックＭの安全性を更に向上させ、そして、周囲環境への影響を軽減することができる。
より具体的には、図３に示すように、該排出装置３には逆止弁３２が設置されてもよく、該逆止弁３２は単方向で導通し、その導通方向は反応装置２内の触媒後の物質の排出方向であり、該方向と反対の方向は閉じられる。従って、反応装置２中の触媒後の物質は該逆止弁３２を通って排出でき、且つ該逆止弁３２は外界物質が該逆止弁３２を通って排気ガス処理システムＡに侵入することを防ぐことができる。
これに基づき、図３に示すように、該混合装置１は、第１キャビティー１１１と、第１キャビティー１１１に酸素を供給するための酸素供給部１２とを含んでもよい。
従来のガソリン車の排気ガスのコストは窒素酸化物（ＮＯＸ）、ＣＯ及び炭化水素等の可燃性ガスを含み、それらが直接排出されると環境に影響を与え、従って、ガソリン車には、通常、ガソリン車のエンジンから排出される排気ガスを処理するための排気ガス処理システムが設置される。該排気ガス処理システムは触媒を含み、該触媒の触媒作用下で硝化反応が発生し、排気ガスは酸素と反応して非汚染物質に変換されて排出される。ガソリン車の排気ガス処理システムは、通常、ガソリン車が通常動作する時に発生した排気ガスを処理することに用いられ、該排気ガスの濃度が高くなく、非常に短い時間内に排気ガスの含有量を最低に低減する必要がなく、触媒反応の過程で高い酸素濃度を必要としないため、必要な酸素はガソリン燃焼時に残留される酸素から由来し、酸素を追加せずに排気ガスの処理を完了することができる。
電池パックＭが熱暴走する時に発生した排気ガスの温度、濃度及び圧力はいずれも高く、適時に処理しないと、電池パックＭの爆発を引き起こす恐れがある。従って、該電池パックＭの排気ガス処理システムＡは非常に短い時間内に排気ガスの含有量を安全レベルに低減する必要があり、これに基づき、排気ガスの処理過程に必要な酸素濃度が高く、従来のガソリン車用の排気ガス処理システムは本願の実施例における電池パックＭに適用できない。
本実施例では、排気ガス処理システムＡの混合装置１に酸素供給部１２を増設することにより、混合装置１に酸素を供給することができ、それにより、混合装置１の第１キャビティー１１１の酸素含有量を増加し、混合ガスの酸素含有量を増加し、更に反応装置２における触媒効率及びレートを向上させるとともに、触媒効果を保証し、排気ガスの効率的な処理を実現し、電池パックＭの安全性を向上させる。
具体的には、図４に示すように、該酸素供給部１２は、混合装置１の第１キャビティー１１１内の排気ガスの含有量を監視するための第１センサ１３と、酸素供給部１２を制御して酸素供給を開始又は停止させるためのトリガー部材１４とを含んでもよい。第１センサ１３とトリガー部材１４は導線を介して接続される、及び／又は信号を介して接続される。
本実施例では、該酸素供給部１２は、第１センサ１３によって第１キャビティー１１１内の排気ガスの含有量を監視して排気ガスの含有量情報を取得し、監視された排気ガスの含有量に基づき酸素供給の割合を決定することができ、且つ排気ガスの含有量情報をトリガー部材１４に送信し、トリガー部材１４は設定された排気ガスの含有量に応じて酸素を供給し、トリガー部材１４は、受信した排気ガスの含有量情報に基づいて排気ガスの含有量が該設定された排気ガスの含有量に達しないと判定する場合、酸素供給部１２を制御して酸素供給を継続させ、第１キャビティー１１内の排気ガスの含有量を増加し、トリガー部材１４は、受信した排気ガスの含有量情報に基づいて排気ガスの含有量が設定された排気ガスの含有量に達していると判定する場合、酸素供給部１２を制御して酸素供給を停止させる。第１キャビティー１１１内において、排気ガスは酸素と十分に混合されて緩衝される。
図４に示すように、該混合装置１は第１ハウジング１１を含み、該第１ハウジング１１に上記第１キャビティー１１１が設置され、且つ該第１ハウジング１１は第１入口１１２及び第１出口１１３をさらに含み、該第１入口１１２は排気ガス及び／又は酸素が第１キャビティー１１１に入ることに用いられ、第１出口１１３は混合ガスを該第１キャビティー１１１から排出することに用いられる。
また、該第１出口１１３に圧力逃し弁１６が設置されてもよく、該圧力逃し弁１６に所定の圧力が設定され、第１キャビティー１１１内の混合ガスの圧力が該所定の圧力に達した場合、該圧力逃し弁１６は開放し、それにより、第１出口１１３を開放し、混合ガスは第１出口１１３を通って第１キャビティー１１１から排出できる。
従って、該圧力逃し弁１６を設置することにより、酸素と排気ガスの第１キャビティー１１１での混合時間を増加することができ、それにより、両方を十分に混合し、且つ両方の混合の均一性を向上させる。いくつかの実施例では、酸素と排気ガスの混合の均一性を更に向上させるために、第１キャビティー１１１内に撹拌構造を設置してもよく、それにより、触媒効果を向上させる。
より具体的には、図４に示すように、該酸素供給部１２は、圧縮空気を貯蔵するためのガスボンベ１２１を含んでもよく、トリガー部材１４は該ガスボンベ１２１を開閉することができる。例えば、該ガスボンベ１２１は酸素含有量が４０％の圧縮空気を貯蔵することができ、それにより、供給空気の体積を低減させることができる。
本実施例では、該トリガー部材１４はガスボンベ１２１の開口部位に設置されてもよく、それにより、該トリガー部材１４によってガスボンベ１２１の開口部を制御する。電池パックが熱暴走し、排気ガスが混合装置１の第１キャビティー１１１内に排出されるとき、トリガー部材１４は排気ガス信号を監視し、ガスボンベ１２１の開口部の開閉及び開閉する大きさを制御し、該開口部は第１キャビティー１１１に連通し、それにより、ガスボンベ１２１内の圧縮空気は、開口部から第１キャビティー１１１に入ることができ、ガスボンベ１２１の開口部が閉じられた後、トリガー部材１４の作用下で該開口部は第１キャビティー１１１に連通しなくなり、ガスボンベ１２１内の圧縮空気が第１キャビティー１１１に入って第１キャビティー１１１に酸素を供給することができなくなる。
図４に示される実施例では、該酸素供給部１２（例えばガスボンベ１２１）は第１キャビティー１１１内に位置し、第１ハウジング１１の内壁に接続されてもよい。勿論、図５に示される実施例では、該酸素供給部１２は第１キャビティー１１１の外側に位置してもよく、この場合、該酸素供給部１２は外部ブラケット（図示せず）に取り付けられてもよく、又は、該酸素供給部１２は第１ハウジング１１の外壁に取り付けられてもよく、且つ第１ハウジング１１の側壁に貫通孔１１４が設置され、該酸素供給部１２は該貫通孔１１４を介して第１キャビティー１１１と連通する。
別の可能な形態では、図６に示すように、該酸素供給部１２は酸素放出層１２２を含んでもよく、該酸素放出層１２２は電池パックの排気ガスと酸素を生成することができ、それにより、酸素が電池パックの排気ガスと混合される。酸素放出層１２２は電池パックの排気ガスと反応して酸素を生成するか、又は特定の条件（例えば加熱）において、排気ガスの触媒作用下で、酸素放出層１２２は酸素を放出する。
本実施例では、該酸素放出層１２２の材料は過酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ２）を含むが、これに限定されず、Ｎａ２Ｏ２は排気ガスにおけるＣＯ２（排気ガスにおけるＣＯ２の含有量が２０％を超える）等の物質と反応して酸素を生成し、且つＮａ２Ｏ２の活性が高く、大量の酸素を迅速に生成することができる。
具体的には、該混合装置１は少なくとも２層の酸素放出層１２２を含み、図６に示される実施例では、該混合装置１は３層の酸素放出層１２２を含み、且つ３層の酸素放出層１２２は第１入口１１２から第１出口１１３への方向Ｌ（図６の矢印によって示される）に沿って間隔をあけて設置され、隣接する酸素放出層１２２の間に仕切板１２３が設置され、該仕切板１２３によって各層酸素放出層１２２は分離され、それにより、酸素放出効率を向上させ、第１キャビティー１１１内の酸素の含有量を増加し、更に排気ガス処理システムの排気ガス処理効率を向上させる。
図６に示すように、本実施例における酸素供給部１２（酸素放出層１２２及び仕切板１２３を含む）は第１キャビティー１１１内に位置し、且つ酸素供給部１２の内壁に取り付けられる。又は、該酸素供給部（酸素放出層及び仕切板を含む）は第１キャビティーの外側に位置してもよく（図示せず）、この場合、該混合装置１は別のキャビティーをさらに含んでもよく、該キャビティーは第１キャビティーの外側に位置し、且つ酸素供給部は該キャビティー内に位置し、このように、酸素放出層は酸素を生成した後、酸素は第１キャビティー内に入ることができる。
より具体的には、図６に示される実施例では、該排気ガス処理システムは弁装置１５をさらに含んでもよく、該弁装置１５は混合装置１の第１入口１１２に設置されてもよく、それにより、電池パックの排気ガスは該弁装置１５を通って第１キャビティー１１１内に入ることができ、また、該弁装置１５は、第１キャビティー１１１内の混合ガスが弁装置１５を通って逆流することを防ぐことができる。
具体的には、該弁装置１５は、具体的には、逆止弁であってもよく、該逆止弁は単方向で導通し、且つ図６の矢印によって示される方向を導通し（排気ガスが電池パックから混合装置に流れる方向を導通する）、図６の矢印によって示される方向の反対の方向を閉じる（排気ガスが混合装置から電池パックに流れる方向を閉じる）ことができ、従って、該逆止弁は上記弁装置１５の単方向導通の作用を実現することができる。又は、該弁装置１５はさらに制御弁であってもよく、該制御弁は単方向で導通するように構成されてもよく、且つその導通方向は図６の矢印によって示される方向であり、図６の矢印によって示される方向の反対の方向は閉じられる。
いくつかの実施例では、図６に示すように、該混合装置１は圧力逃し弁１６をさらに含んでもよく、該圧力逃し弁１６は第１出口１１３に設置されてもよく、該圧力逃し弁１６に所定の圧力が設定され、第１キャビティー１１１内の混合ガスの圧力が該所定の圧力に達した場合、該圧力逃し弁１６は開放し、それにより、第１出口１１３を開放し、混合ガスは第１出口１１３を通って第１キャビティー１１１から排出できる。
従って、本実施例では、該混合装置１は、弁装置１５及び圧力逃し弁１６を設置することにより、弁装置１５と圧力逃し弁１６との間の第１キャビティー１１１を、酸素と排気ガスを十分に混合するための緩衝空間とする。
以上の各実施例では、図７に示すように、該反応装置２は、第２ハウジング２１、触媒床層２５、支持フレーム２７及びガスケット２９を含んでもよく、触媒は触媒床層２５に設置され、該支持フレーム２７は触媒床層２５を支持することに用いられ、且つ該触媒支持フレーム２７は複数の空洞部２８を含む。該ガスケット２９は第２ハウジング２１と支持フレーム２７との間に位置し、両方の間の作用力を緩衝することができる。
該支持フレーム２７は顆粒状又はハニカム状であってもよい。１つの具体的な実施例では、ハニカム状の支持フレームの材質は金属であってもよく、その外側に活性塗膜がコーティングされてもよく、該活性塗膜の材料はセラミックであってもよく、触媒は活性塗膜の表面に担持される。該活性塗膜により、該支持フレーム２７と触媒は適切な接触比表面積及び細孔構造の活性を有する。活性塗膜の材料はγ型アルミナ（γ－Ａｌ２Ｏ３）であってもよく、該活性塗膜により、触媒の内表面積は２００００平方メートル／１リットル（ｍ２／Ｌ）に増加することができ、触媒の触媒効率が大幅に向上する。
具体的には、触媒の活性成分は希土類金属、一般金属及び貴金属であってもよい。本願の実施例における触媒はパラジウム、白金及びロジウムの３種類の貴金属を含んでもよく、三者は原子クラスタの形態でアルミナ塗膜（支持フレーム２７の活性塗膜）に高度に分散し、三者は相互に協力して、排気ガスと酸素の反応を触媒する。また、該触媒は助剤をさらに含み、助剤は、一般的にアルカリ金属、アルカリ土類金属及び遷移金属等の酸化物で構成され、不活性成分ではないが、触媒を支援する作用を奏することができ、一般的には、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化ネオジム及び酸化プラセオジムであり、そのうち、酸化セリウムはより一般的なものである。混合ガスが反応装置に入ると、その中のＣＯとＨ２は貴金属の触媒作用及び酸素の関与により、ＣＯ２及びＨ２Ｏ等の無毒で不燃性のガスに変換される。
上記は本願の好適な実施例に過ぎず、本願を制限するものではなく、当業者であれば、本願に対して様々な修正や変更を行うことができる。本願の精神及び原則内に行われた任意の修正、均等な置換や改良等は、いずれも本願の保護範囲に含まれるものとする。
好適な実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく様々な改良を行うことができ、且つ、その部材を同等物で置き換えることができる。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例に係る各技術的特徴はすべて任意に組み合わせることができる。本願は明細書に開示されている特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に属するすべての技術的解決手段を含む。
Ｄ－デバイス
Ｍ－電池パック
Ｍ１－筐体
Ｍ１１－上部筐体
Ｍ１２－下部筐体
Ｍ１３－収容キャビティー
Ｍ２－電池モジュール
Ａ－排気ガス処理システム
Ｂ－防爆弁
１－混合装置
１１－第１ハウジング
１１１－第１キャビティー
１１２－第１入口
１１３－第１出口
１１４－貫通孔
１２－酸素供給部
１２１－ガスボンベ
１２２－酸素放出層
１２３－仕切板
１３－第１センサ
１４－トリガー部材
１５－弁装置
１６－圧力逃し弁
２－反応装置
２１－第２ハウジング
２１１－第２キャビティー
２２－加熱部材
２３－温度制御部材
２４－第２センサ
２５－触媒床層
２６－触媒
２７－支持フレーム
２８－空洞部
２９－ガスケット
３－排出装置
３１－冷却部材
３２－逆止弁
３３－チャンネル
４－濾過装置
４１－第１濾過部
４２－第２濾過部、
４３－濾過管
Ｍ－電池パック
Ｍ１－筐体
Ｍ１１－上部筐体
Ｍ１２－下部筐体
Ｍ１３－収容キャビティー
Ｍ２－電池モジュール
Ａ－排気ガス処理システム
Ｂ－防爆弁
１－混合装置
１１－第１ハウジング
１１１－第１キャビティー
１１２－第１入口
１１３－第１出口
１１４－貫通孔
１２－酸素供給部
１２１－ガスボンベ
１２２－酸素放出層
１２３－仕切板
１３－第１センサ
１４－トリガー部材
１５－弁装置
１６－圧力逃し弁
２－反応装置
２１－第２ハウジング
２１１－第２キャビティー
２２－加熱部材
２３－温度制御部材
２４－第２センサ
２５－触媒床層
２６－触媒
２７－支持フレーム
２８－空洞部
２９－ガスケット
３－排出装置
３１－冷却部材
３２－逆止弁
３３－チャンネル
４－濾過装置
４１－第１濾過部
４２－第２濾過部、
４３－濾過管
Claims (14)
- 電池パックの排気ガスを処理するための排気ガス処理システムであって、前記排気ガス処理システムは、
酸素と前記電池パックの排気ガスを混合し、混合ガスを形成するための混合装置と、
内部の触媒が前記混合ガスを触媒することに用いられる反応装置と、
触媒後の物質を排出するための排出装置と、
を含み、
前記混合装置は第１キャビティーを含み、前記第１キャビティーは第１出口を含み、前記第１出口には圧力逃し弁が設置され、前記圧力逃し弁は、前記第１キャビティー内の前記混合ガスの圧力が所定の圧力に達すると開き、前記第１出口が開き、それにより前記混合ガスが第１出口を通って前記第１キャビティーから排出する、排気ガス処理システム。 - 前記混合装置はさらに、前記第１キャビティーに酸素を供給するための酸素供給部と、を含む、請求項１に記載の排気ガス処理システム。
- 前記酸素供給部には、前記第１キャビティー内の排気ガスの含有量を監視するための第１センサと、前記酸素供給部を制御して酸素供給を開始又は停止させるためのトリガー部材と、が設置される、請求項２に記載の排気ガス処理システム。
- 前記酸素供給部は、圧縮空気を貯蔵するためのガスボンベを含み、
前記トリガー部材は前記ガスボンベを開閉する、請求項３に記載の排気ガス処理システム。 - 前記酸素供給部は酸素放出層を含み、
前記酸素放出層は前記電池パックの排気ガスの作用下で酸素を生成し、それにより、酸素と前記電池パックの排気ガスと混合される、請求項２～４のいずれか１項に記載の排気ガス処理システム。 - 前記排気ガス処理システムは弁装置をさらに含み、
前記弁装置は前記電池パックの排気ガスが前記第１キャビティーに向かって流れる方向を導通し、且つ前記弁装置は、さらに前記混合ガスが前記第１キャビティーから前記電池パックに流れる方向を閉じる、請求項５に記載の排気ガス処理システム。 - 前記酸素供給部は前記第１キャビティーの外側に位置し、且つ貫通孔を介して前記第１キャビティーに連通し、及び／又は、
前記酸素供給部は前記第１キャビティー内に位置する、請求項２～６のいずれか１項に記載の排気ガス処理システム。 - 前記反応装置は第２キャビティー及び支持フレームを含み、前記支持フレームは複数の空洞部を含み、前記触媒は前記支持フレームに設置される、請求項１～７のいずれか１項に記載の排気ガス処理システム。
- 前記反応装置は、反応を行うために、加熱部材及び温度制御部材をさらに含む、請求項８に記載の排気ガス処理システム。
- 前記排気ガス処理システムは排出装置及び冷却部材をさらに含み、前記反応装置から排出された触媒後の物質は前記冷却部材を通過して前記排出装置から排出される、請求項１～９のいずれか１項に記載の排気ガス処理システム。
- 前記排出装置は触媒後の物質を排出するためのチャンネルを有し、
触媒後の物質の排出方向に沿って、前記チャンネルの断面積は徐々に増加する、請求項１０に記載の排気ガス処理システム。 - 前記排気ガス処理システムは濾過装置をさらに含み、前記電池パックの排気ガスは前記濾過装置によって濾過された後、前記混合装置に入る、請求項１～１１のいずれか１項に記載の排気ガス処理システム。
- 前記濾過装置は、濾過管、第１濾過部及び第２濾過部を含み、前記第１濾過部及び前記第２濾過部は前記濾過管内に設置され、且つ前記第１濾過部と前記第２濾過部のメッシュが異なる、請求項１２に記載の排気ガス処理システム。
- 電池パックと、請求項１～１３のいずれか１項に記載の排気ガス処理システムとを含み、
前記電池パックは電気エネルギーを提供することに用いられる装置。
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